CN114033567A - 一种发动机的电控系统 - Google Patents

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李韬
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Abstract

本发明实施例提供一种发动机的电控系统，该电控系统包括主机转速控制模块、至少一个喷射电磁阀驱动模块、至少一个数据采集分析模块和监测安保模块；喷射电磁阀驱动模块、数据采集分析模块和监测安保模块均与主机转速控制模块连接；主机转速控制模块用于根据发动机的运行状态发出喷油指令至喷射电磁阀驱动模块；喷射电磁阀驱动模块用于根据喷油指令控制相应的喷油器的喷油量和喷油正时；数据采集分析模块与多个温度传感器和多个压力传感器连接，数据采集分析模块用于获取每一温度传感器检测的温度信号和每一压力传感器检测的压力信号。本实施例提供的发动机的电控系统，可以控制发动机的运行状态且适用于多种类型的发动机。

Description

一种发动机的电控系统
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机的电控系统。
背景技术
随着科学技术的创新发展，船舶动力系统从原来的人工机械结构控制转变为电子控制。而经济的全球化发展，船舶的运输能力是别的交通工具无法代替的，因此船舶在人们生活中有形无形的占据着重要的地位。船舶的大量运用，随之而来的问题就是船用电控系统的缺口也越来越大。
发明内容
本实施例提供的一种发动机的电控系统，可以控制发动机的运行状态且适用于多种类型的发动机。
本发明实施例提供一种发动机的电控系统，该电控系统包括主机转速控制模块、至少一个喷射电磁阀驱动模块、至少一个数据采集分析模块和监测安保模块；
所述喷射电磁阀驱动模块、所述数据采集分析模块和所述监测安保模块均与所述主机转速控制模块连接；
所述主机转速控制模块用于根据所述发动机的运行状态发出喷油指令至所述喷射电磁阀驱动模块；
所述喷射电磁阀驱动模块用于根据喷油指令控制相应的喷油器的喷油量和喷油正时；
所述数据采集分析模块与多个温度传感器和多个压力传感器连接，所述数据采集分析模块用于获取每一所述温度传感器检测的温度信号和每一所述压力传感器检测的压力信号，并将所述温度信号和所述压力信号发送至所述主机转速控制模块；
所述监测安保模块用于获取所述发动机的运行参数并根据所述运行参数发出安保执行信号至安保执行器和所述主机转速控制模块；
所述主机转速控制模块还用于根据所述温度信号、所述压力信号和所述安保执行信号控制所述发动机的运行状态。
可选的，本发明实施例供的电控系统还包括遥控模块；
所述遥控模块用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述主机转速控制模块，所述主机转速控制模块用于根据所述用户指令控制所述发动机的运行状态。
可选的，所述安保执行信号包括报警信号、减速信号或急停信号。
可选的，每一所述喷射电磁阀驱动模块控制所述喷油器的数量最多为12个。
可选的，所述监测安保模块与所述主机转速控制模块通过硬线连接；
所述数据采集分析模块与所述主机转速控制模块通过第一CAN总线连接；
所述主机转速控制模块与所述喷射电磁阀驱动模块通过第二CAN总线连接；
所述喷射电磁阀驱动模块与所述喷油器通过硬线连接。
可选的，所述遥控模块与所述监测安保模块和所述主机转速控制模块连接；
所述监测安保模块用于将获取到的所述发动机的运行参数发送至所述遥控模块；
所述主机转速控制模块用于将检测到的发动机的转速信息及所述数据采集分析模块发送的温度信号和压力信号组成打包文件发送至所述遥控模块；
所述遥控模块包括显示单元，所述显示单元用于所述监测安保模块获取到的所述发动机的运行参数和所述主机转速控制模块发送的打包文件内的信息。
可选的，所述监测安保模块通过以太网向所述遥控模块发送所述发动机的运行参数；
所述遥控模块通过硬线向所述主机转速控制模块发送用户指令；
所述主机转速控制模块通过第三CAN总线向所述遥控模块发送打包文件。
可选的，所述主机转速控制模块包括第一主芯片、第一CAN通讯芯片、第一以太网芯片、第一AD转换芯片和第一高边驱动芯片；
所述喷射电磁阀驱动模块包括第二主芯片、喷油器驱动芯片、第二CAN通讯芯片和第二高边驱动芯片；
所述数据采集分析模块包括第三主芯片、第三CAN通讯芯片、第二以太网芯片、第三AD转换芯片和第三高边驱动芯片。
可选的，所述主机转速控制模块还用于控制所述发动机的转速和所述发动机的启停。
可选的，所述显示单元包括OLED显示屏、LED显示屏或液晶显示屏。
本发明实施例提供一种发动机的电控系统，设置主机转速控制模块根据发动机的运行状态向喷射电磁阀驱动模块发送喷油指令，喷射电磁阀驱动模块根据喷油指令控制发动机中喷油器的喷油量和喷油正时，设置数据采集分析模块获取发动机中的部分器件的温度信号和部分器件的压力信号，并将温度信号和压力信号发送至主机转速控制模块，主机转速控制模块根据温度信号和压力信号控制发动机的运行状态。设置监测安保模块获取发动机运行时的运行参数，并对运行参数进行分析，对不在设定阈值范围内的运行参数发出安保执行信号，安保执行器和主机转速控制模块根据安保执行信号做出相应的反应以保证发动机可以正常运行或不出故障。喷射电磁阀驱动模块的数量可以根据发动机中喷油器的数量设置，数据采集分析模块的数量可以根据发动机中温度传感器和压力传感器的数量设置。本实施例提供的一种发动机的电控系统，可以控制发动机的运行状态且适用于多种类型的发动机。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种发动机的电控系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种发动机的电控系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的监测安保模块的一种工作原理示意图；
图4为本发明实施例提供的主机转速控制模块的一种工作原理示意图；
图5为本发明实施例提供的主机转速控制模块的另一种工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种发动机的电控系统的结构示意图，参考图1，本实施例提供的电控系统100包括主机转速控制模块110、至少一个喷射电磁阀驱动模块120、至少一个数据采集分析模块130和监测安保模块140；喷射电磁阀驱动模块120、数据采集分析模块130和监测安保模块140均与主机转速控制模块110连接；主机转速控制模块110用于根据发动机的运行状态发出喷油指令至喷射电磁阀驱动模块120；喷射电磁阀驱动模块120用于根据喷油指令控制相应的喷油器的喷油量和喷油正时；数据采集分析模块130与多个温度传感器和多个压力传感器连接，数据采集分析模块130用于获取每一温度传感器检测的温度信号和每一压力传感器检测的压力信号，并将温度信号和压力信号发送至主机转速控制模块110；监测安保模块140用于获取发动机的运行参数并根据运行参数发出安保执行信号至安保执行器和主机转速控制模块110，主机转速控制模块110还用于根据温度信号、压力信号和安保执行信号控制发动机的运行状态。
具体的，主机转速控制模块110还用于采集发动机中的高速信号，高速信号表示变化量比较快的信号，示例性的，高速信号可以是发动机的转速。主机转速控制模块110根据采集到的发动机的高速信号分析出发动机的运行状态，并根据发动机的运行状态发出喷油指令，喷油指令包括循环喷油量、当前轨压和喷油提前角，喷油指令中包括多个喷油器的控制信息，喷射电磁阀驱动模块120根据喷油指令控制相应的喷油器的喷油量和喷油正时，一个喷射电磁阀驱动模块120控制喷油器的最多数量值是固定的，在实际应用中，可以根据发动机中喷油器的数量设置喷射电磁阀驱动模块120的数量。数据采集分析模块130用于采集发动机中的慢速信号，慢速信号表示变化比较缓慢的信号，示例性的，慢速信号可以是温度信号和压力信号等，数据采集分析模块130与发动机中的部分温度传感器和部分压力传感器连接，若发动机中的温度传感器和压力传感器数量较多，则可以在本实施例提供的电控系统100中设置多个数据采集分析模块130。发动机中的温度传感器包括K-type传感器、PT1000传感器和PT100传感器，数据采集分析模块130与K-type传感器、PT1000传感器和PT100传感器连接用于获取这些温度传感器检测的温度信号。主机转速控制模块110对温度信号和压力信号进行分析后控制发动机中的部分执行器做出相应的反应以保证发动机能够正常运行或保证发动机不出故障。监测安保模块140在发动机运行时通过部分传感器获取发动机中一些关键器件的参数，并对获取到的参数结合发动机的当前转速进行分析，对不在设定阈值范围内的参数发出安保执行信号至安保执行器中，安保执行器根据安保执行信号做出相应的反应以保证发动机正常运行或不发生故障，安保执行信号可以包括报警信号，监测安保模块140根据不同的参数做出不同的报警信号，示例性的，监测安保模块140获取发动机内控制空气压力，若检测出当前控制空气压力小于设定阈值且发动机的转速在正常范围值时，则监测安保模块140发送报警信号至安保执行器，安保执行器接收到报警信号后使控制空气压力恢复正常状态，监测安保模块140将报警信号发动至主机转速控制模块110，主机转速控制模块110根据安保执行信号协助安保执行器控制发动机内相应的器件的恢复正常状态，以保证发动机可以正常运行。主机转速控制模块110还用于控制发动机的转速、高压油轨燃油压力和增压压力等，以保证发动机可以正常运转。本实施例中的发动机可以是四冲程船用柴油发动机。
本发明实施例提供一种发动机的电控系统，设置主机转速控制模块根据发动机的运行状态向喷射电磁阀驱动模块发送喷油指令，喷射电磁阀驱动模块根据喷油指令控制发动机中喷油器的喷油量和喷油正时，设置数据采集分析模块获取发动机中的部分器件的温度信号和部分器件的压力信号，并将温度信号和压力信号发送至主机转速控制模块，主机转速控制模块根据温度信号和压力信号控制发动机的运行状态。设置监测安保模块获取发动机运行时的运行参数，并对运行参数进行分析，对不在设定阈值范围内的运行参数发出安保执行信号，安保执行器和主机转速控制模块根据安保执行信号做出相应的反应以保证发动机可以正常运行或不出故障。喷射电磁阀驱动模块的数量可以根据发动机中喷油器的数量设置，数据采集分析模块的数量可以根据发动机中温度传感器和压力传感器的数量设置。本实施例提供的一种发动机的电控系统，可以控制发动机的运行状态且适用于多种类型的发动机。
可选的，图2为本发明实施例提供的又一种发动机的电控系统的结构示意图，参考图2，本实施例提供的电控系统100还包括遥控模块150；遥控模块150用于接收用户指令并将用户指令发送至主机转速控制模块110，主机转速控制模块110用于根据用户指令控制发动机的运行状态。
示例性的，用户指令可以是增速指令、减速指令、停止指令或启动指令。若主机转速控制模块110接收到的用户指令为启动指令，则主机转速控制模块110控制发动机启动，若主机转速控制模块110接收到的用户指令为停止指令，则主机转速控制模块110控制发动机停止运转。遥控模块150可以是具有船级社认证的触摸屏，用户可以通过触摸屏输入用户指令从而控制发动机的运行状态。遥控模块150可以是按键输入单元，用户可以通过按键输入单元输入用户指令。
可选的，安保执行信号包括报警信号、减速信号或急停信号。
具体的，监测安保模块根据发动机的运行参数发出报警信号、减速信号或急停信号，运行参数包括发动机运行过程中监测安保模块从发动机中的部分传感器获取到的传感器信号，图3为本发明实施例提供的监测安保模块的一种工作原理示意图，参考图3，监测安保模块包括PLC判断单元，PLC判断单元会根据发动机的当前转速和传感器信号输出报警信号、减速信号或急停信号至安保执行器。示例性的，传感器信号包括控制空气压力，当监测安保模块检测到控制空气压力低于设定阈值且发动机的转速在正常范围值时，PLC判断单元发出报警信号至安保执行器，安保执行器做出相应的反应使控制空气压力恢复正常值，若控制空气压力依然继续下降，且低于第二设定阈值时，PLC判断单元发出减速信号，安保执行器根据减速信号使发动机减速，同时，主机转速控制模块接收到减速信号后，协助安保执行器共同控制发动机以使发动机减速运行。
可选的，每一喷射电磁阀驱动模块控制喷油器的数量最多为12个。
具体的，本实施例提供的一个喷射电磁阀驱动模块最多可以同时控制12个喷油器，若发动机中喷油器的数量大于12个，可以设置两个或两个以上的喷射电磁阀驱动模块。示例性的，若某一发动机有15个喷油器，则可以在本实施例提供的电控系统中设置两个喷射电磁阀驱动模块来控制发动机中的喷油器。本实施例提供的电控系统可以根据不同发动机中不同的数量的喷油器设置喷射电磁阀驱动模块的数量，从而使电控系统控制不同类型的发动机。
可选的，继续参考图2，监测安保模块140与主机转速控制模块110通过硬线10连接；数据采集分析模块130与主机转速控制模块110通过第一CAN总线20连接；主机转速控制模块110与喷射电磁阀驱动模块120通过第二CAN总线30连接；喷射电磁阀驱动模块120与喷油器通过硬线10连接。
具体的，监测安保模块140通过硬线10将安保执行信号发送至主机转速控制模块110，数据采集分析模块130通过第一CAN总线20将获取的压力信号和温度信号发送至主机转速控制模块110，主机转速控制模块110通过第二CAN总线30将喷油指令发送至喷射电磁阀驱动模块120，喷射电磁阀驱动模块120通过硬线10控制每一喷油器的喷油量和喷油正时。硬线10表示具有传输信号功能的线缆。
可选的，继续参考图2，遥控模块150与监测安保模块140和主机转速控制模块110连接；监测安保模块140用于将获取到的发动机的运行参数发送至遥控模块150；主机转速控制模块110用于将检测到的发动机的转速信息及数据采集分析模块130发送的温度信号和压力信号组成打包文件发送至遥控模块150；遥控模块150包括显示单元，显示单元用于显示监测安保模块140获取到的发动机的运行参数和主机转速控制模块110发送的打包文件内的信息。
具体的，显示单元能够显示发动机运行过程中各个器件的温度信息和压力信息以及发动机的转速等信息，用户可以通过显示单元显示的信息向主机转速控制模块110发送用户指令，以更好的控制发动机的运行。
可选的，继续参考图2，监测安保模块140通过以太网40向遥控模块150发送发动机的运行参数；遥控模块150通过硬线10向主机转速控制模块110发送用户指令；主机转速控制模块110通过第三CAN总线50向遥控模块150发送打包文件。
具体的，监测安保模块140通过以太网40向遥控模块150发送发动机的运行参数，可以保证发动机的运行参数不易丢失，第一CAN总线20、第二CAN总线30和第三CAN总线50可以是相同型号的CAN总线。
可选的，主机转速控制模块包括第一主芯片、第一CAN通讯芯片、第一以太网芯片、第一AD转换芯片和第一高边驱动芯片；喷射电磁阀驱动模块包括第二主芯片、喷油器驱动芯片、第二CAN通讯芯片和第二高边驱动芯片；数据采集分析模块包括第三主芯片、第三CAN通讯芯片、第二以太网芯片、第三AD转换芯片和第三高边驱动芯片。
具体的，第一主芯片可以是英飞凌车规级芯片TC397，芯片TC397具有6个可编程核，300Mhz主频，芯片TC397包含了一个适合在实时性要求高的工况下的通用定时器GTM单元，定时器GTM单元用于采集高速信号。第一AD转换芯片用于将数据采集分析模块发送的温度信号由模拟信号转换为具体的温度值，第一AD转换芯片还用于将数据采集分析模块发送的压力信号转换为具体的压力值，以使显示单元直观的显示温度传感器检测的具体温度值和压力值。第一CAN通讯芯片、第二CAN通讯芯片和第三CAN通讯芯片均用于CAN通讯。第二主芯片可以与第一主芯片采用相同型号的芯片。喷油器驱动芯片可以是PT2000可编程电磁阀驱动芯片，喷油器驱动芯片用于控制喷油器的喷油量和喷油正时。第三主芯片可以是NXPS31K1系列的汽车级芯片。第一以太网芯片作为主机转速控制模块中的备用通讯芯片，第一以太网芯片也具有传输喷油指令的作用。第二以太网芯片作为数据采集分析模块中的备用通讯芯片，第二以太网芯片也具有传输温度信号和压力信号的作用。第三AD转换芯片可以将温度信号转为温度值，将压力信号转为压力值，数据采集分析模块可以向主机转速控制模块发送温度信号和压力信号，也可以直接向主机转速控制模块发送转换后的温度值和压力值。第一高边驱动芯片用于控制发动机中的电磁阀的开度，主机转速控制模块中还包括第一指示灯，第一高边驱动芯片用于在主机转速控制模块工作时控制第一指示灯点亮，喷射电磁阀驱动模块中包括第二指示灯，第二高边驱动芯片用于在喷射电磁阀驱动模块工作时控制第二指示灯点亮，数据采集分析模块中包括第三指示灯，第三高边驱动芯片用于在数据采集分析模块工作时控制第三指示灯点亮。
可选的，主机转速控制模块还用于控制发动机的转速和发动机的启停。
具体的，主机转速控制模块可以根据用户指令控制发动机的转速和发动机的启停，主机转速控制模块还可以根据发动机的运行参数控制发动机的转速和停止。主机转速控制模块还用于采集发动机中增压器的转速、共轨压力和执行器状态反馈等信息。示例性的，图4为本发明实施例提供的主机转速控制模块的一种工作原理示意图，参考图4，主机转速控制模块包括轨压控制器，轨压控制器根据当前共轨压力和用户通过遥控模块发送的目标共轨压力控制出油阀的开度和进油阀的开度，从而控制发动机的运行状态。图5为本发明实施例提供的主机转速控制模块的另一种工作原理示意图，参考图5，主机转速控制模块还包括PID控制器，PID控制器根据发动机的当前转速和用户通过遥控模块发送的目标转速发出喷油指令至喷射电磁阀驱动模块，喷射电磁阀驱动模块根据喷油指令控制相应的喷油器。
可选的，显示单元包括OLED显示屏、LED显示屏或液晶显示屏。
具体的，OLED显示屏具有发光亮度高和柔韧性好可以弯曲等特点。LED显示屏具有节能和使用寿命长等特点。液晶显示屏具有使用寿命长和分辨率高等特点。
注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种发动机的电控系统，其特征在于，包括主机转速控制模块、至少一个喷射电磁阀驱动模块、至少一个数据采集分析模块和监测安保模块；
所述喷射电磁阀驱动模块、所述数据采集分析模块和所述监测安保模块均与所述主机转速控制模块连接；
所述主机转速控制模块用于根据所述发动机的运行状态发出喷油指令至所述喷射电磁阀驱动模块；
所述喷射电磁阀驱动模块用于根据喷油指令控制相应的喷油器的喷油量和喷油正时；
所述数据采集分析模块与多个温度传感器和多个压力传感器连接，所述数据采集分析模块用于获取每一所述温度传感器检测的温度信号和每一所述压力传感器检测的压力信号，并将所述温度信号和所述压力信号发送至所述主机转速控制模块；
所述监测安保模块用于获取所述发动机的运行参数并根据所述运行参数发出安保执行信号至安保执行器和所述主机转速控制模块；
所述主机转速控制模块还用于根据所述温度信号、所述压力信号和所述安保执行信号控制所述发动机的运行状态。
2.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，还包括遥控模块；
所述遥控模块用于接收用户指令并将所述用户指令发送至所述主机转速控制模块，所述主机转速控制模块用于根据所述用户指令控制所述发动机的运行状态。
3.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述安保执行信号包括报警信号、减速信号或急停信号。
4.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，每一所述喷射电磁阀驱动模块控制所述喷油器的数量最多为12个。
5.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述监测安保模块与所述主机转速控制模块通过硬线连接；
所述数据采集分析模块与所述主机转速控制模块通过第一CAN总线连接；
所述主机转速控制模块与所述喷射电磁阀驱动模块通过第二CAN总线连接；
所述喷射电磁阀驱动模块与所述喷油器通过硬线连接。
6.根据权利要求2所述的电控系统，其特征在于，所述遥控模块与所述监测安保模块和所述主机转速控制模块连接；
所述监测安保模块用于将获取到的所述发动机的运行参数发送至所述遥控模块；
所述主机转速控制模块用于将检测到的发动机的转速信息及所述数据采集分析模块发送的温度信号和压力信号组成打包文件发送至所述遥控模块；
所述遥控模块包括显示单元，所述显示单元用于所述监测安保模块获取到的所述发动机的运行参数和所述主机转速控制模块发送的打包文件内的信息。
7.根据权利要求2所述的电控系统，其特征在于，所述监测安保模块通过以太网向所述遥控模块发送所述发动机的运行参数；
所述遥控模块通过硬线向所述主机转速控制模块发送用户指令；
所述主机转速控制模块通过第三CAN总线向所述遥控模块发送打包文件。
8.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述主机转速控制模块包括第一主芯片、第一CAN通讯芯片、第一以太网芯片、第一AD转换芯片和第一高边驱动芯片；
所述喷射电磁阀驱动模块包括第二主芯片、喷油器驱动芯片、第二CAN通讯芯片和第二高边驱动芯片；
所述数据采集分析模块包括第三主芯片、第三CAN通讯芯片、第二以太网芯片、第三AD转换芯片和第三高边驱动芯片。
9.根据权利要求1所述的电控系统，其特征在于，所述主机转速控制模块还用于控制所述发动机的转速和所述发动机的启停。
10.根据权利要求6所述的电控系统，其特征在于，所述显示单元包括OLED显示屏、LED显示屏或液晶显示屏。
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